Mémoire de travail

La boucle phonologique est un système de la mémoire de travail spécialisé dans le stockage et le traitement des informations verbales et symboliques : mots, chiffres, lettres, syllabes, etc. Elle est impliquée dans la lecture, l'écriture, la compréhension orale, et dans le calcul mental.

Cette boucle est notamment impliquée dans l'apprentissage de la langue maternelle, et d'autres langues. Des études ont montré une corrélation entre le développement de la boucle phonologique, et développement du langage. De plus, des études faites sur des patients ayant une boucle phonologique atteinte par des lésions cérébrales montrent que ceux-ci ont de fortes difficultés à acquérir le vocabulaire d'un nouveau langage, alors que leur mémoire verbale à long terme n'est pas touchée (voir à ce sujet les expériences de Baddeley).

Celle-ci serait composée de deux sous-systèmes :

• un « entrepôt phonologique », qui sert de mémoire à court terme verbale,
• et un « système de répétition », chargé de répéter mentalement le contenu de l’entrepôt phonologique.

La séparation entre ces deux composants semble attestée par des études sur des patients ayant des lésions au cerveau : sur certains, seul un de ses composants est touché. De plus, des études d’imagerie cérébrale semblent montrer que ces deux composants sont situés à des endroits différents dans le cerveau. Cette séparation est cohérente avec les études d'imagerie cérébrale qui localisent les processus articulatoires et la compréhension des mots dans des aires cérébrales différentes. Il semblerait que l'aire chargée de l'articulation (et donc dans le processus de répétition articulatoire) soit l'aire de Broca, localisée dans la partie gauche du cerveau, vers le milieu des tempes. L'aire chargée du stockage serait l'aire cérébrale de Wernicke.

L'existence du système de répétition phonologique est illustrée par diverses expériences.

Par exemple, les séries de mots qui se mémorisent le plus facilement sont celles dont les mots sont courts à prononcer : c'est le « word length effect ».

On peut tester la différence entre quatre listes de mots, qui font varier longueur écrite et longueur de prononciation. La performance est maximale pour les mots courts à prononcer, avec un très faible effet pour les mots longs à écrire. Cela vient du fait que les mots les plus courts à prononcer peuvent être répétés plus souvent que les mots longs.

Pour vérifier que la boucle phonologique est bien impliquée dans cet effet, il suffit d’empêcher le participant de répéter mentalement les mots qui lui sont donnés. Pour cela on ajoute une tâche de Brown-Peterson entre chaque mot. L'effet de la longueur du mot disparait : les mots longs sont alors aussi bien rappelés que les mots courts.

Pour estimer la durée de ce processus de répétition subvocale, on se base sur la longueur à partir de laquelle un mot commence à être difficilement mémorisable. Cette longueur dépend des personnes, qui peuvent lire ou parler plus ou moins vite. Mais dans tous les cas, le taux de mémorisation chute brutalement pour les mots qui nécessitent plus de deux secondes pour être prononcés.

Ensuite, d'autres expériences ont testé la suppression de la répétition à haute voix. Il apparait que l'on mémorise mieux les listes de mots quand elles sont prononcées à haute voix que silencieusement. De même, on observe un phénomène d'interférence avec la parole quand, après chaque présentation d'un mot, on demande aux participants de prononcer un autre mot que celui à mémoriser à haute voix : la mémorisation dans la boucle phonologique est alors fortement affectée, et devient inférieure à celle obtenue avec une tâche de Brown-Peterson.

Le calepin visuo-spatial est le sous-système de la mémoire de travail chargé de maintenir temporairement les informations visuelles et spatiales.

Exemple de figures utilisées par Shepard et Metzler.

Les images mentales d'un individu, représentations visuelles générées à partir de traitements perceptuels, sont dépendantes des propriétés physiques des objets « réels ». Cette spécificité a été inférée à partir de chronométrie mentale, dans lesquelles les chercheurs mesurent le temps mis pour effectuer une manipulation mentale impliquant des objets visuels (Shepard & Metzler, 1971).

Les premières expériences de ce type furent des expériences de rotation mentale. Dans ces expériences, on montre deux formes géométriques à des participants, et on leur demande de vérifier si ces deux formes sont différentes, ou s'il s'agit de la même forme présentée sous un angle différent. Pour faire cette vérification, le participant va devoir faire tourner mentalement l'objet, et appuyer sur un bouton poussoir quand il a fini. Le temps mis pour répondre est proportionnel aux degrés de rotation. Ceci peut s'interpréter en termes de rotation mentale.

D'autres expériences se sont basées sur des tâches de parcours mental. On fait mémoriser aux participants la carte d'une île contenant un lac, une hutte et un rocher. On leur demande de parcourir mentalement le chemin qui mène de la hutte au rocher, ou tout autre endroit de l’île. Le temps mis par les participants pour faire cette traversée est proportionnel à la distance du trajet : le trajet s'effectue toujours à la même vitesse.

Le Corsi (Corsi, 1972)[5] est un test qui permet d’appréhender la mémoire de travail. Ce test est intéressant pour sa faculté d’évaluer le calepin visuo spatial et de déterminer un empan de cette habileté (Miyake et al., 2001)[6].

Certains psychologues pensent que ce calepin est lui aussi composé de plusieurs sous-systèmes. Un pour mémoriser les couleurs et les caractéristiques visuelles d'un objet, et un autre pour mémoriser la position de l'objet sur le champ de vision. D'un côté, le cache visuel spécialisé dans les formes et les couleurs, et de l'autre, l'inner scribe pour la localisation et la vitesse des objets.

Ce découpage est cohérent avec le fait que ces deux informations sont gérées par des zones du cerveau séparées : une voie ventrale pour la reconnaissance des formes, et une voie dorsale pour la position des objets. Cela se voit sur les IRM : les zones du cerveau activées ne sont pas les mêmes. De plus, certaines lésions cérébrales empêchent la reconnaissance des formes, mais pas leur localisation dans le champ de vision, et réciproquement. Là encore, certains patients ayant une lésion cérébrale particulière sont capables de retenir des informations spatiales en MCT, mais pas des informations visuelles, et réciproquement.

Le modèle de la mémoire de travail de Baddeley a récemment (années 2000) été adapté par ses auteurs pour rajouter un autre sous-système contenant des informations épisodiques, visuelles, sémantiques ou verbales : le tampon épisodique (episodic buffer).